JP3346794B2 - 半導体装置及びその形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層構造の金属配線を
備えた半導体装置及びその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、配
線幅，配線膜厚の縮小化や多層配線化が進められてきて
いる。配線材料としてはアルミニウム（Ａｌ）を主成分
とするＡｌ合金が用いられてきた。

【０００３】しかしながら、配線断面積が縮小化しても
信号電流は低減化されないため、電流密度は増加し、エ
レクトロマイグレ−ションによる断線が問題となってい
る。また、多層配線化に伴い、配線は複雑な熱履歴を受
けるため、配線に加わる熱ストレスによるストレスマイ
グレ−ション（ＳＭ）での断線も問題になっている。そ
こで、次世代配線材料として銅（Ｃｕ）の検討が始めら
れた。ＥＭ，ＳＭの問題の主要因は、強電界あるいは熱
ストレスのクリ−プ緩和によって、ＡｌあるいはＣｕ原
子の拡散、即ち、結晶粒内、結晶粒界、配線表面を経路
とする原子拡散が起こることにある。

【０００４】ＣｕはＡｌよりも結晶粒内、結晶粒界、配
線表面を経路とする原子拡散の活性化エネルギが約１．
５倍以上あるため、Ｃｕ原子拡散はＡｌに比べ十分遅
く、例えば、ＥＭ信頼性は約１桁向上する。しかしなが
ら、許容電力密度増加の要請はさらに厳しくなる一方で
あり、さらなる信頼性向上が要求される。

【０００５】ＥＭ，ＳＭの問題の主要因である原子拡散
は、配線メタルの結晶性と密接に関係している。配線の
ＥＭ，ＳＭ信頼性と配線メタルの結晶性との関係は、近
年の実験的・論理的研究により解明されつつある。Ａｌ
配線についてのこれらの結果は、以下の刊行物に開示さ
れている。 （１）経験的にEM-MTFはＳ／σ² *3*log(I ₁₁₁／I
₂₀₀ ) に比例する。（S.Vaidya et al.,Thin Solid Fi
lms, 75,p253,(1981)) （２）ＳＭ不良は“熱力学的に”(111) 面の対向する粒
界で発生する。(H.Kaneko et al.,Proc.28th IRPS,p19
4,(1990) （３）Ａｌ配向性は下地の配向性に依存する。(M.Kagey
ama et al.,SDM90-180,p25,(1991))

【０００６】その結果、Ａｌ系配線においては大粒径化
及び高配向化の両面から、“準単結晶”“単結晶”配線
実現のための研究が注力されている。特に高配向化に関
しては、ミスフィットが小さいメタル（結晶面）同志の
界面の形成という観点から、現在Ａｌの下地として用い
られているチタニウム系積層膜、具体的には、窒化チタ
ン／チタン積層膜の高配向化が研究開発されている。

【０００７】しかしながら、Ａｌ／窒化チタン構造ある
いはＡｌ／チタン界面の幾何学的原子配列から計算され
る界面エネルギは、最も低いものではなかった。また、
Ｃｕ／窒化チタン構造におけるＣｕの配向性は、Ａｌ／
窒化チタン構造に比べて極めて悪いにもかかわらず、Ｃ
ｕ系配線の高配向化についての報告が全くなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、エレクト
ロマイグレ−ション耐性，ストレスマイグレ−ション耐
性の向上には、配線の高配向化が有効であることが知ら
れていたが、Ａｌ配線やＣｕ配線についての検討は不十
分であった。

【０００９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、半導体装置が高集積
化、微細化しても信頼性が十分に得られる高配向の金属
配線を備えた半導体装置及びその形成方法を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、主たる
金属配線と、この主たる配線との界面エネルギ−が小さ
い下層配線との積層構造にしたことにある。

【００１１】即ち、上記の目的を達成するために、本発
明の半導体装置は、基板上に形成された金属Ｖ族及び金
属ＶＩ族の元素に少なくとも１つを含む結晶面方位が
（１１０）の下層配線と、この下層配線上に形成された
銅，銀，金の少なくとも１つを主成分とする配線とを備
えたことを特徴とする。

【００１２】また、上記銅，銀，金の少なくとも１つを
主成分とする配線の代わりに、アルミニウムを主成分と
する配線を用いる場合には、下層配線の材料として窒化
バナジウム，窒化クロムのうち少なくとも１つを含む結
晶面方位が（１１１）の材料または窒化ニオブ，窒化モ
リブデン，窒化タングステンのうち少なくとも１つを含
む結晶面方位が（０００１）の材料を用いることが望ま
しい。

【００１３】また、本発明の他の半導体装置は、シリコ
ンを主成分とする半導体層上に形成された珪化バナジウ
ム層と、この珪化バナジウム層上に形成された結晶面方
位が（１１１）の窒化バナジウム層と、この窒化バナジ
ウム層上に形成されたアルミニウムを主成分とする配線
とを備えていることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の半導体装置の形成方法は、
基板上に、金属Ｖ族及び金属ＶＩ族の元素の少なくとも
１つを含む結晶面方位が（１１０）の下層配線を形成す
る工程と、この下層配線上に銅，銀，金にうち少なくと
も１つを主成分とする配線を形成する工程とを備えてい
ることを特徴とする。

【００１５】また、本発明の他の半導体装置の形成方法
は、基板上に、窒化バナジウム，窒化クロムのうち少な
くとも１つを含む結晶面方位が（１１１）の下層配線ま
たは窒化ニオブ，窒化モリブデン，窒化タングステンの
うち少なくとも１つを含む結晶面方位が（０００１）の
下層配線を形成する工程と、この下層配線上にアルミニ
ウムを主成分とする配線を形成する工程とを備えている
ことを特徴とする。

【００１６】また、本発明の他の半導体装置は、シリコ
ンを主成分とする半導体層上に形成された珪化バナジウ
ム層と、この珪化バナジウム層上に形成された結晶面方
位が（１１１）の窒化バナジウム層と、この窒化バナジ
ウム層上に形成されたアルミニウムを主成分とする配線
とを備えていることを特徴とする。ここで、半導体層と
は拡散層のようなもの以外に基板を含む。

【００１７】また、本発明の他の半導体装置の形成方法
は、シリコンを主成分とする半導体層上に結晶面方位が
（１１０）のバナジウム層を形成する工程と、窒素を含
むガス雰囲気中の熱処理によって、前記バナジウム層
を、前記半導体層に接する珪化バナジウム層と、この珪
化バナジウム層に接する結晶面方位が（１１１）の窒化
バナジウム層とからなる積層構造のバナジウム化合物層
にする工程と、前記窒化バナジウム層上にアルミニウム
を主成分とする配線を形成する工程とを備えていること
を特徴とする。

【００１８】また、本発明の他の半導体装置の形成方法
は、シリコンを主成分とする半導体層上に結晶面方位が
（１１０）のバナジウム層を形成する工程と、このバナ
ジウム層上に結晶面方位が（１１１）の窒化バナジウム
層を形成する工程と、熱処理によって、前記バナジウム
層を珪化バナジウム層にする工程と、前記珪化バナジウ
ム層上にアルミニウムを主成分とする配線を形成する工
程とを備えていることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明の半導体装置では、銅，銀，金のうち少
なくとも１つを主成分とする配線が金属Ｖ族及び金属Ｖ
Ｉ族の元素に少なくとも１つを含む結晶面方位が（１１
０）の下層配線上に形成されているため、主たる配線と
下層配線との界面エネルギ−が十分小さくなる。この結
果、主たる配線の配向性が高くなり、これによりエレク
トロマイグレ−ション耐性，ストレスマイグレ−ション
耐性の改善が図れる。

【００２０】また、本発明者等の研究によると、主たる
配線の材料として銅を用いた場合、下層配線の材料とし
て金属Ｖ族又は金属ＶＩ族の元素を用いると、主たる配
線と下層配線との界面エネルギ−を十分小さくでき、主
たる配線の配向性が向上することが分かった。

【００２１】また、主たる配線の材料としてアルミニウ
ムを主成分とするものを用いた場合、下層配線の材料と
して窒化バナジウム，窒化クロムのうち少なくとも１つ
を含む結晶面方位が（１１１）の下層配線または窒化ニ
オブ，窒化モリブデン，窒化タングステンのうち少なく
とも１つを含む結晶面方位が（０００１）の下層配線を
用いると、主たる配線と下層配線との界面エネルギ−を
十分小さくでき、主たる配線の配向性が向上することが
分かった。また、本発明の半導体装置の形成方法では、
金属Ｖ族及び金属ＶＩ族の元素の少なくとも１つを含む
（１１０）面の下層配線を形成している。銅，金，銀の
結晶構造は面心立方構造であるため、表面エネルギ−が
最も低い面は最稠密面である（１１１）面となる。

【００２２】本発明者等は、銅の（１１１）面に対して
界面エネルギ−が十分低くなる結晶面が、金属Ｖ族元素
及び金属ＶＩ族元素の少なくとも１つを含む下層配線の
結晶面が（１１０）面であることを確認した。したがっ
て、下層配線とエピタキシャル関係が強い主たる配線を
形成でき、もって高配向の配線を得ることができる。

【００２３】また、本発明の他の半導体装置の形成方法
では、窒化バナジウム，窒化クロムのうち少なくとも１
つを含む結晶面方位が（１１１）の下層配線または窒化
ニオブ，窒化モリブデン，窒化タングステンのうち少な
くとも１つを含む結晶面方位が（０００１）の下層配線
を形成している。アルミニウムの結晶構造は面心立方構
造であるため、表面エネルギ−が最も低い面は最稠密面
である（１１１）面となる。

【００２４】本発明者等は、アルミニウムの（１１１）
面に対して界面エネルギーが十分に低くなる結晶面を有
する材料が窒化バナジウム，窒化クロムのうち少なくと
も１つを含む結晶面方位が（１１１）の材料または窒化
ニオブ，窒化モリブデン，窒化タングステンのうち少な
くとも１つを含む結晶面方位が（０００１）の材料であ
ることを見出した。特に、バナジウムの窒化物からなる
下層配線の結晶面が（１１１）である場合に効果が大き
い事を確認した。したがって、下層配線とエピタキシャ
ル関係が強い主たる配線を形成でき、もって高配向のア
ルミニウムを主成分とする配線を得ることができる。

【００２５】また、本発明の他の半導体装置では、珪化
シリコン層によってコンタクト抵抗を低減できると共
に、結晶面方位が（１１１）の窒化バナジウム層上にア
ルミニウムを主成分とする配線を形成しているので、こ
の配線の高配向化を実現でき、ＥＭ，ＳＭ信頼性を改善
できる。

【００２６】また、本発明の他の半導体装置の形成方法
では、窒素を含むガス雰囲気中での熱処理によって、
（１１０）面のバナジウム層を、珪化バナジウム層と
（１１１）面の窒化バナジウム層との積層構造のバナジ
ウム化合物に変換している。ここで、（１１０）面のバ
ナジウム層と（１１１）面の窒化バナジウム層との界面
エネルギーは十分低いので、上記窒化バナジウム層の結
晶面方位は（１１１）面となる。（１１１）面のアルミ
ニウムと（１１１）面の窒化バナジウムとの界面エネル
ギーは十分低いので、窒化バナジウム層上には結晶面方
位が（１１１）面のアルミニウムを主成分とする配線が
形成される。したがって、配向性の改善によってＥＭ，
ＳＭ信頼性に優れた金属配線を容易に形成できると共
に、珪化バナジウム層によってコンタクト抵抗を低減で
きる。

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。第１図は本発明の第１の実施例に係る半導体装置の
構造を示す図であり、図２，図３は同半導体装置の形成
工程断面図である。

【００２８】半導体基板１上には素子が形成され、その
表面は層間絶縁膜３により覆われている。層間絶縁膜３
には必要なコンタクト孔が開けられ、この上に銅合金積
層配線５が形成されている。この銅合金積層配線５は、
チタン層７とモリブデン層９と銅層１１とで構成されて
いる。銅合金積層配線５を形成するには、図２（ａ）に
示すように、最初、素子が形成された半導体基板１上に
層間絶縁膜３を形成する。

【００２９】次に層間絶縁膜３が形成された半導体基板
１を、周知のマグネトロンスパッタリング装置にセット
する。そして、このスパッタリング装置のチャンバ−内
を２０×１０^-5Ｐａ以下の真空に排気した後、チャンバ
−内に４０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のアルゴンガスを導入
する。このときチャンバ−内圧力が３．７×１０^-1Ｐａ
に保たれるようにしておく。

【００３０】次に図２（ｂ）に示すように、チタン（Ｔ
ｉ）のタ−ゲットを、アルゴンプラズマによってスパッ
タし、層間絶縁膜３上に厚さ３０ｎｍ程度のチタン層７
を形成する。次いでチャンバ−内に２０ｃｍ³ ／ｍｉｎ
の流量のアルゴンガスと２０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の窒
素ガスとを導入して、チャンバ−内の圧力を３．７×１
０^-1Ｐａに保っておく。

【００３１】次に図２（ｃ）に示すように、モリブデン
（Ｍｏ）タ−ゲットを用い、６００Ｖの印加電圧で発生
させたアルゴンプラズマ雰囲気中で、タ−ゲット電流５
Ａにより上記モリブデンタ−ゲットをスパッタし、チタ
ン層７上にモリブデン層９を例えば３０ｎｍの膜厚に堆
積する。このときモリブデン層９の結晶構造は体心立方
（ｂｃｃ）構造で、結晶方位は半導体基板１の法線方向
にその〈１１０〉方向が優先的に配向していた。なお、
このモリブデン層９の厚さは、１０ｎｍから５０ｎｍで
あることが望ましい。次いで上記チャンバ−内に４０ｃ
ｍ³ ／ｍｉｎの流量のアルゴンガスを導入する。このと
きチャンバ−内の圧力が３．７×１０^-1Ｐａに保たれる
ようにしておく。

【００３２】次に図３（ａ）に示すように、Ｃｕのタ−
ゲットを、アルゴンプラズマによってスパッタリング
し、モリブデン層９上に厚さ４００ｎｍ程度の銅層１１
を堆積する。なお、この銅層１１の厚さは、２００ｎｍ
から８００ｎｍであることが望ましい。

【００３３】次に図３（ｂ）に示すように、銅層１１上
にフォトレジストパタ−ン１３を形成し、これをマスク
にして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法で層７，
９，１１を所定のパタ−ンにエッチングする。最後に、
フォトレジストパタ−ン１３を除去して、図１に示す銅
合金積層配線５が完成する。

【００３４】以上のようにして得られた銅合金積層配線
５は、Ｃｕ／Ｍｏ界面エネルギ−がＣｕ／ＴｉＮ界面エ
ネルギ−より低くなるため、従来の銅・窒素・チタン積
層配線より配向性が良くなり、エレクトロマイグレ−シ
ョン耐性，ストレスマイグレ−ション耐性が向上す
る。。

【００３５】図４，図５はそのことを示す図である。図
４はＣｕ（１１１）／Ｍｏ界面エネルギ−の面方位依存
性を示す図であり、図５はＣｕ（１１１）／ＴｉＮ（１
１１）界面エネルギ−の面方位依存性を示す図である。
なお、これらの図において、横軸は重ね合わせる結晶面
の相対的な位置関係を示しており、ＯＮ ＴＯＰは片方
の結晶面のある原子に注目した場合、その原子の垂直上
方向又は下方に他の結晶面の原子が位置している状態で
あり、ＢＲＩＤＧＥは前記注目原子とその最近接原子の
中点の上方又は下方に他の結晶面が位置している状態、
ＨＯＬＬＯＷは前記注目原子とその２つの最近接原子の
３つの原子の重心の上又は下方に他の結晶面の原子が位
置している状態である。以下の図においても同様であ
る。なお、これらの特性図において面内回転角を０°に
調整してある。

【００３６】図４からＣｕ（１１１）／Ｍｏ界面エネル
ギ−は、Ｍｏの低指数面（１１１），（１１０），（１
００）のうち、（１１０）の場合が最も低くなることが
分かる。また、図４，５からＣｕ（１１１）／Ｍｏ（１
１０）界面エネルギ−の最小値は、Ｃｕ（１１１）／Ｔ
ｉＮ（１１１）界面エネルギ−のそれより、約１．３〜
３倍（ランダムな配列の場合の界面エネルギから計った
極小値の深さでは約２７倍）まで低下させることができ
る。

【００３７】図６，図７はそれぞれ室温（２０℃）にお
けるＣｕ（１１１）／Ｍｏ（１１０）界面エネルギ−の
面内回転角依存性を示す図，Ｃｕ（１１１）／ＴｉＮ
（１１１）界面エネルギ−の面内回転角依存性を示す図
である。

【００３８】図６からＣｕ（１１１）／Ｍｏ（１１０）
界面エネルギ−は、面内回転角０°の場合に、界面エネ
ルギ−が極小値（約−０．４［ａ．ｕ］）になることが
分かる。しかしながら、Ｃｕ（１１１）／ＴｉＮ（１１
１）界面エネルギ一は、図７から面内回転角に依存せ
ず、ほぼ−０．１５［ａ．ｕ］であることが分かる。

【００３９】したがって、モリブデン層９と銅層１１と
の界面をＣｕ（１１１）／Ｍｏ（１１０）とし、面内回
転角を０°とすることで配向性に非常に優れた銅合金積
層配線５を得ることができる。なお、この条件を結晶方
位関係で表せば、Ｍｏ（１１０）〈００１〉／／Ｃｕ
（１１１）〈１−１０〉となる。

【００４０】また、金属Ｖ族あるいは金属ＶＩ族の元素
は、Ｃｕと金属間化合物を形成せず、Ｃｕ中への固溶限
もクロムの０．９原子％を除くと、他の５元素は０．１
原子％以下であり、Ｃｕ中に固溶限まで固溶してもＣｕ
の比抵抗の上昇は抑制されるという利点がある。したが
って、窒化雰囲気アニ−ルを用いて上記Ｖ族，ＶＩ族元
素を外方拡散させることで自己整合的に被覆層を形成で
きる。図８，図９は本発明の第２の実施例に係る半導体
装置の形成工程断面図である。

【００４１】先ず、図８（ａ）に示すように、素子が形
成された半導体基板１５上に第１の層間絶縁膜１７，下
層配線１９，第２の層間絶縁膜２１を形成した後、ヴィ
ア（スル−）ホ−ル２３と埋め込み配線パタ−ン２５を
形成する。次いで半導体基板１５を、コ−ルドウォ−ル
型ＣＶＤ装置にセットし、このＣＶＤ装置のチャンバ−
内の圧力を２．０×１０^-5Ｐａ以下に減圧する。そして
半導体基板１５を４５０℃まで昇温すると供に、チャン
バ−内に１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと２
００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のチタンクロライド（ＴｉＣ
ｌ₄ ）ガスを導入する。このときチャンバ−内圧力が
３．７×１０^-3Ｐａに保たれるようにしておく。この条
件で図８（ｂ）に示すように、ヴィアホ−ル２３と埋め
込み配線パタ−ン２５上に厚さ３０ｎｍ程度のチタン層
２７を堆積する。

【００４２】次いでＣＶＤ装置のチャンバ−内の圧力を
２．０×１０^-5Ｐａ以下に減圧し、半導体基板１５を２
７０℃まで降温する。そしてチャンバ−内の圧力を２．
０×１０^-5Ｐａ以下に減圧すると共に、チャンバ−内に
５００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと２００ｃｍ³
／ｍｉｎの流量の六弗化タングステン（ＷＦ₆ ）ガスと
を導入する。このときチャンバ−内の圧力が３．７×１
０^-3Ｐａに保たれるようにしておく。この条件で次に図
９（ａ）に示すように、チタン層２７上に選択的にタン
グステン層２９を例えば３０ｎｍの膜厚に堆積する。こ
のときタングステン層２９の結晶構造は体心立方（ｂｃ
ｃ）構造で、結晶方位は半導体基板の法線方向にその
〈１１０〉方向が優先的に配向していた。なお、このタ
ングステン層２９の厚さは、１０ｎｍから５０ｎｍ程度
が望ましい。

【００４３】次いで半導体基板１５を２７０℃に保持し
たまま、チャンバ−内の圧力を２．０×１０^-5Ｐａ以下
に減圧した後、このチャンバ−内に１０００ｃｍ³ ／ｍ
ｉｎの流量の水素ガスと３ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のアセ
チルアセト銅ガスとを導入して、チャンバ−内の圧力が
１．５×１０^-3Ｐａに保たれるようにしておく。そして
図９（ｂ）に示すように、タングステン層２９上に選択
的に厚さ４００ｎｍ程度の銅層３１を堆積して銅合金積
層配線３３が完成する。なお、この銅層３１の厚さは、
２００ｎｍから８００ｎｍ程度であることが望ましい。

【００４４】このようにして得られた銅合金積層配線３
３でも、銅層３１が金属ＶＩ族の元素からなる層、つま
り、タングステン層２９上に形成されているので、銅層
３１の配向性が高くなり、エレクトロマイグレ−ション
耐性，ストレスマイグレ−ション耐性が改善される。な
お、本実施例では、半導体基板１５を４５０℃に昇温し
たが、５００℃以下であれば、同様な効果が得られる。
図１０はこのことを説明するための、Ｃｕ（１１１）／
Ｍｏ（１１０）界面エネルギ−の堆積温度依存性を示す
図である。

【００４５】この図から、堆積温度が上昇するにしたが
って界面エネルギの極小値はわずかに低下することが分
かる。しかしながら、５００℃では極小点からずれた場
合の界面エネルギが大きくなり、不安定になる。また、
堆積温度が５００℃を越えると銅合金積層中のＭｏ原子
の外方拡散速度が速くなり、後工程における銅合金の結
晶粒成長が抑制される。したがって、銅合金積層温度は
２０℃から５００℃の間とすることが望ましい。図１１
〜図１３は本発明の第３の実施例に係る半導体装置の形
成工程断面図である。

【００４６】先ず、図１１（ａ）に示すように、素子が
形成された半導体基板３５上に第１の層間絶縁膜３７，
下層配線３９を形成する。次いで第２の層間絶縁膜４１
を形成した後、ヴィアホ−ル４３と埋め込み配線パタ−
ン４５を形成する。次いで半導体基板３５を、コ−ルド
ウォ−ル型電子線励起プラズマＣＶＤ装置にセットす
る。そしてこのＣＶＤ装置のチャンバ−内を２．０×１
０^-5Ｐａ以下の真空に排気した後、半導体基板３５を２
７０℃まで昇温する。そして半導体基板３５に−６０〜
−８０Ｖの電圧を印加すると共に、チャンバ−内に３０
ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと１０ｃｍ³ ／ｍｉｎ
の流量のチタンクロライド（ＴｉＣｌ₄ ）ガスとを導入
し、９０〜１００ｅＶのエネルギ−の電子線を照射し、
プラズマを発生させる。このときチャンバ−内圧力が
３．７×１０^-2Ｐａに保たれるようにしておく。この条
件で図１１（ｂ）に示すように、第２の層間絶縁膜４
１，ヴィアホ−ル４３及び埋め込み配線パタ−ン４５上
に異方的にチタン層４７を３０ｎｍの膜厚で堆積する。

【００４７】次いで半導体基板３５を２７０℃に降温
し、−６０〜−８０Ｖの電圧を印加した状態に保持した
まま、チャンバ−内を２．０×１０^-5Ｐａ以下の真空に
排気する。そしてチャンバ−内に３０ｃｍ³ ／ｍｉｎの
流量の水素ガスと３０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の窒素ガス
と１０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の六弗化タングステン（Ｗ
Ｆ₆ ）ガスとを導入し、９０〜１００ｅＶのエネルギ−
の電子線を照射し、プラズマを発生させる。このときチ
ャンバ−内の圧力が３．７×１０^-2Ｐａに保たれるよう
にしておく。そして図１２（ａ）に示すように、チタン
層４７上に異方的にタングステン層４９を例えば３０ｎ
ｍの膜厚に堆積する。このときタングステン層４９の結
晶構造は体心立方（ｂｃｃ）構造で、結晶方位は半導体
基板３５の法線方向にその〈１１０〉方向が優先的に配
向していた。なお、タングステン層４９の厚さは、１０
ｎｍから５０ｎｍであることが望ましい。

【００４８】次いでチャンバ−内を２．０×１０^-5Ｐａ
以下の真空に排気し、半導体基板３５を２７０℃に保持
したまま、チャンバ−内に１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流
量の水素ガスと３ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のアセチルアセ
ト銅ガスとを導入して、チャンバ−内の圧力が１．５×
１０^-3Ｐａに保たれるようにしておく。この条件で図１
２（ｂ）に示すように、タングステン層４９上に選択的
に銅層５１を４００ｎｍの膜厚で堆積する。なお、この
銅層５１の厚さは、２００ｎｍから８００ｎｍであるこ
とが望ましい。最後に、図１３に示すように、エッチバ
ック法によって余分な配線材料を除去して銅合金積層配
線５３が完成する。

【００４９】以上のように本実施例によれば、銅層５１
の下地層としてタングステン層４９を用いることによ
り、Ｃｕの結晶方位として半導体基板３５の法線方向に
その〈１１１〉方向がより優先的に配向している銅合金
積層配線５１を形成でき、もってエレクトロマイグレ−
ション，ストレスマイグレ−ション耐性が改善される。
なお、上記第１〜第３の実施例では、主配線材料として
銅を用いたが、銅と他の金属とからなる金属材料を用い
てもよい。例えば、銅と、チタン（Ｔｉ），バナジウム
（Ｖ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），クロム
（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），
ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ）のうち１つ又は
複数の元素とからなる合金を用いても良い。また、主配
線材料として、銅以外の金属も用いることもできる。例
えば、銀（Ａｇ），金（Ａｕ）を用いても良い。更にま
た、下層配線としてＭｏ，Ｗ以外にＮｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｃ
ｒ等の金属及びこれらの合金又は化合物を用いることが
できる。この場合、これらの材料の下層配線の結晶面方
位は（１１０）面とすればよい。ここで面内回転角を０
°とすれば、配向性は更に向上する。ＣＶＤ原料ガスに
ついても、上記実施例のガスに限定されるものではな
い。また、上記実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて
銅合金積層配線を形成したが、他のＣＶＤ法、例えば、
熱ＣＶＤ法や光ＣＶＤ法を用いても良い。

【００５０】図１４，１５は銅合金積層配線中のＣｕの
配向性を示すＸ線回析図であり、図１４（ｂ），図１５
（ｂ）は本発明の方法により得られたＣｕ／Ｎｂ積層配
線のＸ線回析図、図１４（ａ），図１５（ａ）は従来法
により得られたＣｕ／ＴｉＮ積層配線のＸ線回析図を示
している。

【００５１】図１４において、Ｃｕ（１１１）回析ピ−
クのＣｕ（２２０）回析ピ−クに対する相対強度比を３
ｌｏｇ（Ｉ₁₁₁ ／Ｉ₂₀₀ ）で示すと、堆積直後でも、Ｃ
ｕ／ＴｉＮ積層配線での４．１６に対し、Ｃｕ／Ｎｂ積
層配線では８．４６まで高配向化されたことが分かる。
また、４５０℃程度のアニ−ル後には、Ｃｕ／ＴｉＮ積
層配線では４．５３であるのに対し、Ｃｕ／Ｎｂ積層配
線ではＣｕ（２２０）回析ピ−クはすでに検出限界にな
ってしまった。

【００５２】また、図１５から、Ｃｕ（１１１）面の半
導体基板の法線方向に対するロッキング角度分布の半値
幅は、Ｃｕ／ＴｉＮ積層配線の１２．６０°に対し、Ｃ
ｕ／Ｎｂ積層配線では３．８１°まで高配向化されたこ
とが分かる。また、４５０℃程度のアニ−ル後には、Ｃ
ｕ／ＴｉＮ積層配線の１２．０４°に対し、Ｃｕ／Ｎｂ
積層配線では２．２８°に下がった。なお、この場合、
面内回転角は０°である。以上のＸ線回析図から、Ｃｕ
の結晶方位は、半導体基板の法線方向にその〈１１１〉
方向がより優先的に配向していることが分かる。図１６
は本発明の第４の実施例に係る半導体装置の配線構造を
示す図であり、図１７，図１８は同半導体装置の形成工
程断面図である。

【００５３】半導体基板５５上には所望の素子が形成さ
れ、その表面は層間絶縁膜５７により覆われている。層
間絶縁膜５７には必要なコンタクト孔が開けられ、この
上にアルミニウム合金積層配線５９が形成されている。
このアルミニウム合金積層配線５９は、チタン層６１と
窒化バナジウム層６３とアルミニウム合金層６５とで構
成されている。

【００５４】アルミニウム合金積層配線５９を形成する
には、図１７（ａ）に示すように、最初、素子が形成さ
れた半導体基板５５上に層間絶縁膜５７を形成する。次
いで層間絶縁膜５７が形成された半導体基板５５を、周
知のマグネトロンスパッタリング装置にセットする。そ
して、このスパッタリング装置のチャンバ−内を２．０
×１０^-5Ｐａ以下の真空に排気した後、チャンバ−内に
４０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のアルゴンガスを導入する。
このときチャンバ−内圧力が３．７×１０^-1Ｐａに保た
れるようにしておく。

【００５５】次に図１７（ｂ）に示すように、チタン
（Ｔｉ）のタ−ゲットを、アルゴンプラズマによってス
パッタし、層間絶縁膜５７上に厚さ３０ｎｍ程度のチタ
ン層６１を形成する。次いでチャンバ−内に２０ｃｍ³
／ｍｉｎの流量のアルゴンガスと２０ｃｍ³ ／ｍｉｎの
流量の窒素ガスとを導入して、チャンバ−内の圧力を
３．７×１０^-1Ｐａに保っておく。

【００５６】次に図１７（ｃ）に示すように、バナジウ
ム（Ｖ）のタ−ゲットを用いて、６００Ｖの印加電圧で
発生させたアルゴン・窒素混合プラズマ雰囲気中でタ−
ゲット電流５Ａによりバナジウムのタ−ゲットをスパッ
タし、チタン層６１上に窒化バナジウム層６３を例えば
３０ｎｍの膜厚に堆積する。このとき、窒化バナジウム
（ＶＮ_X ）層６３の組成ｘは０．７１、結晶構造は岩塩
型構造、格子定数ａは０．４０７ｎｍであった。なお、
この窒化バナジウム層６３の膜厚は、１０ｎｍ〜５０ｎ
ｍが好ましい。次いで上記チャンバ−内に４０ｃｍ³ ／
ｍｉｎの流量のアルゴンガスを導入する。このときチャ
ンバ−内の圧力が３．７×１０^-1Ｐａに保たれるように
しておく。

【００５７】次に図１８（ａ）に示すように、Ａｌ−１
重量％Ｓｉ−０．２重量％Ｃｕのタ−ゲットを、アルゴ
ンプラズマによってスパッタし、窒化バナジウム層６３
上に厚さ４００ｎｍ程度のアルミニウム合金層６５を堆
積する。なお、このアルミニウム合金層６５の厚さは、
２００ｎｍから８００ｎｍであることが望ましい。

【００５８】次に図１８（ｂ）に示すように、アルミニ
ウム合金層６５上にフォトレジストパタ−ン６７を形成
し、これをマスクにして反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法で層６１，６３，６５を所定のパタ−ンにエッチ
ングする。最後に、フォトレジストパタ−ン６７を除去
して、図１６に示すアルミニウム合金積層配線５９が完
成する。

【００５９】以上のようにして得られたアルミニウム合
金積層配線５９では、Ａｌ／ＶＮ_X界面エネルギ−が、
Ａｌ／ＴｉＮ界面エネルギ−より低くなるため、従来の
アルミニウム・窒化チタン積層配線より配向性が良くな
り、エレクトロマイグレ−ション耐性，ストレスマイグ
レ−ション耐性が向上する。図１９〜図２２はその特性
を示す図である。

【００６０】図１９はＡｌ／ＶＮ_0.71（１１１）界面エ
ネルギ−の面方位依存性を示す図であり、図２０はＡｌ
／ＴｉＮ（１１１）界面エネルギ−の面方位依存性を示
す図である。なお、図中、←印はランダム配列の界面エ
ネルギ−（＝−０．１４０［ａ．ｕ］）を示している。
なお、図１９のＡｌとＶＮ_0.71との結晶方位関係，図２
０のＡｌとＴｉＮとの結晶方位関係は、それぞれ図３２
（ａ），図３２（ｂ）に示すようになっている。

【００６１】図１９からＡｌ／ＶＮ_0.71（１１１）界面
エネルギ−は、Ａｌの低指数面（１１１），（１１
０），（１００）のうち、（１１１）の場合が最も低く
なることが分かる。また、図２０からＡｌ（１１１）／
ＶＮ_0.71（１１１）界面エネルギ−の最小値は、Ａｌ／
ＴｉＮ（１１１）界面エネルギ−のそれより、約３倍
（ランダムな配列の場合の界面エネルギから計った極小
値の深さでは約５倍）まで低下させることができる。

【００６２】また、図２１，図２２はそれぞれ室温（２
０℃）におけるＡｌ（１１１）／ＶＮ_0.71（１１１）界
面エネルギ−の面内回転角依存性を示す図，Ａｌ（１１
１）／ＴｉＮ（１１１）界面エネルギ−の面内回転角依
存性を示す図である。なお、図中、←印はランダム配列
の界面エネルギ−（＝−０．１４０［ａ．ｕ］）を示し
ている。なお、ＡｌとＶＮ_0.71との結晶方位関係，Ａｌ
とＴｉＮとの結晶方位関係は、それぞれ図３２（ｃ），
図３２（ｄ）に示すようになっている。

【００６３】図２１からＡｌ（１１１）／ＶＮ_0.71（１
１１）界面エネルギ−は、面内回転角０°の場合に、界
面エネルギ−が極小値（約−０．７［ａ．ｕ］）とるこ
とが分かる。しかしながら、Ａｌ（１１１）／ＴｉＮ
（１１１）界面エネルギ一は、面内回転角に依存せず、
ほぼ−０．１５［ａ．ｕ］である。

【００６４】したがって、アルミニウム合金層６５と窒
化バナジウム層６３との界面をＡｌ（１１１）／ＶＮ
_0.71（１１１）とし、面内回転角を０°とすることで配
向性に非常に優れたアルミニウム合金積層配線５９を得
ることができる。なお、この条件を結晶方位関係で表せ
ば、ＶＮ_0.71（１１１）〈１−１０〉／／Ａｌ（１１
１）〈１−１０〉となる。

【００６５】なお、ＶＮ_X の組成比ｘは、０．６８〜
１．００の範囲にすることが望ましい。これを図２３を
用いて説明する。図２３はＶＮ_X の組成比ｘと格子定数
ａとの関係を示す図である。ＶＮ_X はその組成比ｘが
０．６８〜１．００の間では、組成比ｘと格子定数ａと
が線形関係にあることが知られており(N.Kieda et al.,
J.Less-Common Met., 99,p131,(1984))、ａ＝０．４０
６１ｎｍから０．４１３３ｎｍまで変化する。この格子
定数の値と、ａ（Ａｌ）＝０．４０４９４ｎｍ，ａ（Ｔ
ｉ）×２^1/2 ＝０．４１７６ｎｍとのそれぞれの不整合
は、１％以下と極めて小さいことがわかる。

【００６６】したがって、膜厚方向に組成比ｘを０．６
８〜１．００まで変化させれば、Ａｌ（１１１）面から
Ｔｉ（０００１）面まで連続的に格子定数も変化させう
るため、ＶＮ_X 層の上下層をＶＮ_X 層中の格子歪みの発
生を抑制しながら極めて整合良く接合できるという利点
がある。また、図２４はＶＮ_X の組成比ｘと結晶構造と
の関係を示す図であり、表１は図２４の各相におけるＶ
−Ｎ結晶の構造を示すデ−タである。

【００６７】

【表１】

【００６８】これらから組成比ｘが０．６８〜１．００
の間では、ＶＮ_X の結晶構造は岩塩型構造である。岩塩
型構造の（１１１）面の原子配列は、面心立方（ｆｃ
ｃ）構造の（１１１）面と相似であり、各々の格子定数
が近い場合には、界面の整合性が極めて良くなる。この
観点からも、組成比ｘを０．６８〜１．００にすること
が望ましい。図２５，図２６は本発明の第５の実施例に
係る半導体装置の形成工程断面図である。

【００６９】先ず、図２５（ａ）に示すように、所望の
素子が形成された半導体基板６９上に第１の層間絶縁膜
７１，下層配線７３，第２の層間絶縁膜７５を形成した
後、ヴィアホ−ル７７と埋め込み配線パタ−ン７９とを
形成する。次いで半導体基板６９を、コ−ルドウォ−ル
型ＣＶＤ装置にセットし、このＣＶＤ装置のチャンバ−
内の圧力を２．０×１０^-5Ｐａ以下に減圧する。そして
半導体基板６９を４５０℃まで昇温すると供に、チャン
バ−内に１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと２
００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のチタンクロライド（ＴｉＣ
ｌ₄ ）ガスを導入する。このときチャンバ−内圧力が
３．７×１０^-3Ｐａに保たれるようにしておく。この条
件で図２５（ｂ）に示すように、ヴィアホ−ル７７と埋
め込み配線パタ−ン７９上に厚さ３０ｎｍ程度のチタン
層８１とを堆積する。

【００７０】次いで半導体基板６９を４５０℃に保持し
たまま、ＣＶＤ装置のチャンバ−内の圧力を２．０×１
０^-5Ｐａ以下に減圧した後に、チェンバ−内に５００ｃ
ｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと５００ｃｍ³ ／ｍｉｎ
の流量の窒素ガスと２００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のオキ
シ塩化バナジウム（ＶＯＣｌ₃ ）ガスを導入して、チャ
ンバ−内の圧力が３．７×１０^-3Ｐａに保たれるように
する。この条件で図２６（ａ）に示すように、チタン層
８１上に選択的に窒化バナジウム層８３を例えば３０ｎ
ｍの膜厚に堆積する。このとき窒化バナジウム（Ｖ
Ｎ_X ）層８３の組成比ｘは０．７１であり、結晶構造は
岩塩型構造、格子定数ａは０．４０７ｎｍであった。な
お、この窒化バナジウム（ＶＮｘ）層８３の厚さは、１
０ｎｍから５０ｎｍ程度が望ましい。

【００７１】次いで半導体基板６９を降温した後、チャ
ンバ−内に１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと
３ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のジメチルアルミニウムハイラ
イドＡｌＨ（ＣＨ₃ ）₂ ガスとを導入して、チャンバ−
内の圧力が１．５×１０^-3Ｐａに保たれるようにしてお
く。この条件で図２６（ｂ）に示すように、窒化バナジ
ウム層８３上に選択的に厚さ４００ｎｍ程度のアルミニ
ウム層８５を堆積してアルミニウム合金積層配線８７が
完成する。なお、このアルミニウム層８５の厚さは、２
００ｎｍから８００ｎｍ程度であることが望ましい。

【００７２】このようにして得られたアルミニウム合金
積層配線８７でも、アルミニウム層８５が窒化バナジウ
ム層８３上に形成されているので、アルミニウム層８５
の配向性が高くなり、エレクトロマイグレ−ション耐
性，ストレスマイグレ−ション耐性が改善される。

【００７３】なお、窒化バナジウム層８３の形成は、１
３．５６ＭＨｚ、８００Ｗの高周波電力を印加してＲＦ
放電を行うことにより、窒素プラズマを発生させて行な
っても良い。

【００７４】なお、本実施例では、半導体基板１５を２
７０℃に設定してアルミニウム層８５の形成を行なった
が、２０℃〜４００℃の範囲であれば、同様な効果が得
られる。

【００７５】図２７はこのことを説明するための図であ
り、Ａｌ（１１１）／ＶＮ_0.71（１１１）界面エネルギ
−の堆積温度依存性を示している。なお、図中、←印は
ランダム配列の界面エネルギ−（＝−０．１４０［ａ．
ｕ］）を示している。また、図３２（ｅ）はＡｌ（１１
１）とＶＮ_0.71（１１１）との結晶方位関係を示す図で
ある。

【００７６】この図から、堆積温度が上昇するにしたが
って界面エネルギの極小値は低下し、３００℃近傍で最
小となり、更に堆積温度が上昇すると極小値は再び増加
し、４００℃での界面エネルギ−は２００℃のそれとほ
ぼ等しくなることが分かる。したがって、アルミニウム
合金積層温度は２０℃から５００℃の間とすることが望
ましい。図２８〜図３０は本発明の第６の実施例に係る
半導体装置の形成工程断面図である。

【００７７】先ず、図２８（ａ）に示すように、素子が
形成された半導体基板８９上に第１の層間絶縁膜９１，
下層配線９３を形成する。次いで第２の層間絶縁膜９５
を形成した後、ヴィアホ−ル９７と埋め込み配線パタ−
ン９９を形成する。次いで半導体基板８９を、コ−ルド
ウォ−ル型電子線励起プラズマＣＶＤ装置にセットす
る。そしてこのＣＶＤ装置のチャンバ−内を２．０×１
０^-5Ｐａ以下の真空に排気した後、半導体基板８９を２
７０℃まで昇温する。そして半導体基板８９に−６０〜
−８０Ｖの電圧を印加すると共に、チャンバ−内に３０
ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと１０ｃｍ³ ／ｍｉｎ
の流量のチタンクロライド（ＴｉＣｌ₄ ）ガスを導入
し、９０〜１００ｅＶのエネルギ−の電子線を照射し、
プラズマを発生させる。このときチャンバ−内圧力が
３．７×１０^-2Ｐａに保たれるようにしておく。この条
件で図２８（ｂ）に示すように、第２の層間絶縁膜９
５，ヴィアホ−ル９７及び埋め込み配線パタ−ン９９上
に異方的にチタン層１０１を３０ｎｍの膜厚で堆積す
る。

【００７８】次いで半導体基板８９を２７０℃に降温
し、−６０〜−８０Ｖの電圧を印加した状態に保持した
まま、チャンバ−内を２．０×１０^-5Ｐａ以下の真空に
排気する。そしてチャンバ−内に３０ｃｍ³ ／ｍｉｎの
流量の水素ガスと３０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の窒素ガス
と１０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のオキシ塩化バナジウム
（ＶＯＣｌ₃ ）ガスとを導入し、９０〜１００ｅＶのエ
ネルギ−の電子線を照射してプラズマを発生させる。こ
のときチャンバ−内の圧力が３．７×１０^-2Ｐａに保た
れるようにしておく。この条件で図２９（ａ）に示すよ
うに、チタン層１０１上に異方的に窒化バナジウム（Ｖ
Ｎ_X ）層１０３を例えば３０ｎｍの膜厚に堆積する。こ
のとき窒化バナジウム層１０３の組成ｘは０．７１、結
晶構造は岩塩型構造で、格子定数は０．４０７ｎｍであ
った。なお、窒化バナジウム層１０３の厚さは、１０ｎ
ｍから５０ｎｍであることが望ましい。

【００７９】次いでチャンバ−内を２．０×１０^-5Ｐａ
以下の真空に排気し、半導体基板８９を２７０℃に保持
したまま、チャンバ−内に１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流
量の水素ガスと３ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のジメチルアル
ミニウムハイド（ＡｌＨ（ＣＨ₃ ）₂ ガスとを導入し
て、チャンバ−内圧力が１．５×１０^-3Ｐａに保たれる
ようにしておく。そして図２９（ｂ）に示すように、窒
化バナジウム層１０３上に選択的にアルミニウム層１０
５を４００ｎｍの膜厚で堆積する。なお、このアルミニ
ウム層１０５の厚さは、２００ｎｍから８００ｎｍであ
ることが望ましい。最後に、図３０に示すように、エッ
チバック法によって余分な配線材料を除去してアルミニ
ウム合金積層配線１０７が完成する。

【００８０】以上のように本実施例によれば、アルミニ
ウム層１０５の下地層として窒化バナジウム層１０３を
用いることにより、Ａｌの結晶方位が半導体基板８９の
法線方向にその〈１１１〉方向がより優先的に配向して
いるアルミニウム合金積層配線１０７を形成でき、もっ
てＥＭ，ＳＭ耐性が改善される。本発明者等は、Ｘ線回
析法により、従来法で得られたＡｌ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層
配線及び本発明の方法で得られたＡｌ／ＶＮ_0.71／Ｔｉ
積層配線を調べた。

【００８１】図３１はその結果を示し、同図（ａ）はＡ
ｌ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層配線中のＡｌの配向性を示すＸ線
回析図、同図（ｂ）はＡｌ／ＶＮ_0.71／Ｔｉ積層配線の
それである。

【００８２】この図から、Ａｌ（１１１）面の半導体基
板の法線方向に対するロッキング角度分布の半値幅は、
Ａｌ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層配線の１．５に対し、Ａｌ／Ｖ
Ｎ_X／Ｔｉ積層配線では０．３°まで高配向化している
ことが分かる。これはＡｌの結晶方位が、半導体基板の
法線方向にその〈１１１〉方向がより優先的に配向して
いることを示している。なお、この場合面内回転角は０
°に調整してある。

【００８３】また、Ａｌ（１１１）回析ピ−クのＡｌ
（２２０）回析ピ−クに対する相対強度比を３ｌｏｇ
（Ｉ₁₁₁ ／Ｉ₂₀₀ ）で示すと、Ａｌ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層
配線での９．２に対し、Ａｌ／ＶＮ_0.71／Ｔｉ積層配線
では１２まで高配向化されていることが分かった。

【００８４】なお、上記第４〜第６の実施例では、主配
線材料としてアルミニウムを用いたが、アルミニウムと
他の金属との合金、例えば、アルミニウムと、シリコン
（Ｓｉ），銅（Ｃｕ），チタン（Ｔｉ），バナジウム
（Ｖ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），クロム
（Ｃｒ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），
ニッケル（Ｎｉ）のうち１つ又は複数の元素との合金を
用いても良い。

【００８５】更にまた、下層配線の材料として窒化バナ
ジウムの他に窒化クロム，窒化ニオブ，窒化モリブデ
ン，窒化タングステンを用いても良く、また、これらの
うち少なくとも１つを含む材料を用いても良い。ここ
で、窒化クロムを用いる場合は岩塩型構造の結晶で且つ
結晶面方位を（１１１）面とすれば良く、窒化ニオブ，
窒化モリブデン，窒化タングステンを用いる場合は六方
最密充填構造の結晶構造で且つ結晶面方位を（０００
１）面とすればよい。更に、面内回転角を０°とすれ
ば、配向性はより向上する。

【００８６】また、ＣＶＤ原料ガスについても、上記実
施例のガスに限定されるものではなく、例えば、窒素ガ
スの代わりに、アンモニアガスを用いても良い。更に、
バナジウムの原料ガスとしては、ＶＯＣｌ₃ の代わり
に、ＶＣｌ₅ ，ＶＨ_X Ｒ_y ，ＶＮ_X Ｒ_y を用いても同様
な効果が期待できる。なお、ＲはＣＨ₃ 等のアルキル基
を示している。更にまた、プラズマＣＶＤ法の代わり
に、他のＣＶＤ法、例えば、光ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法を
用いてアルミニウム合金積層配線を形成しても良い。図
３３，図３４は本発明の第７の実施例に係る半導体装置
の形成工程断面図である。

【００８７】まず、図３３（ａ）に示すように、表面に
拡散層１１３が形成された半導体基板１１１上に第１の
層間絶縁膜１１５を形成し、この層間絶縁膜１１５上の
所定の領域にアルミニウム等からなる下層配線１１７を
形成する。次いで全面に第２の層間絶縁膜１１９を堆積
した後、ヴィアホール（スルーホール）１２１を形成し
て埋め込み配線パターンを形成する。次いでマグネトロ
ンスパッタリング装置に半導体基板１１１をセットす
る。そいてこのスパッタリング装置のチャンバー内を
２．０×１０^-5Ｐａ以下の真空に排気した後、チャンバ
ー内に４０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のアルゴンガスを導入
する。このとき、チャンバー内圧力が３．７×１０^-1Ｐ
ａに保たれるようにしておく。

【００８８】次に図３３（ｂ）に示すように、バナジウ
ムのターゲットを用い、印加電圧６００Ｖ、ターゲット
電流５Ａの条件でアルゴンプラズマを発生させて、第２
の層間絶縁膜１１９上に厚さ６０ｎｍのバナジウム層１
２３をスパッタ堆積する。バナジウムは（１１０）配向
が強いので、バナジウム層１２３の結晶面方位は（１１
０）となる。

【００８９】次に図３３（ｃ）に示すように、チェンバ
ー内に１００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の窒素ガスを導入し
てチャンバー内の圧力を３．７×１０^-1Ｐａに保持した
状態で、半導体基板１１１の裏面側に設置したタングス
テンハロゲンランプを用いて半導体基板１１１に６００
℃、１５秒の熱処理を施し、結晶面方位が（１１１）の
窒化バナジウム層１２５、珪化バナジウム層１２６を形
成する。即ち、この熱処理によって、コンタクト部のバ
ナジウム層１２３は窒化バナジウム層１２５／珪化バナ
ジウム層１２６の積層構造のバナジウム化合物層に変換
され、コンタクト部以外のバナジウム層１２３は窒化バ
ナジウム層１２５／バナジウム層１２３の積層構造のバ
ナジウム化合物・バナジウム層に変換される。

【００９０】ここで、結晶面方位が（１１１）の窒化バ
ナジウム層１２５が形成されるのは結晶面方位が（１１
１）の窒化バナジウムと結晶面方位が（１１０）のバナ
ジウムとの界面エネルギーが十分小さいからである。

【００９１】この窒化バナジウム層（ＶＮ_x）１２５を
調べたところ、その組成比ｘは０．７１で、結晶構造は
岩塩型構造、そして格子定数は０．４０７ｎｍであっ
た。また、珪化バナジウム（ＶＳｉ_x）１２６の組成比
ｘは２であった。なお、窒化バナジウム層１２５の膜厚
は１０〜５０ｎｍ、珪化バナジウム層１２６の膜圧は２
０〜８０ｎｍ程度であることが望ましい。

【００９２】次に図３４（ａ）に示すように、チェンバ
ー内に４０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のアルゴンガスを導入
してチェンバー内の圧力を３．７×１０^-1Ｐａに保った
状態で、Ａｌ−１重量％Ｓｉ−０．２重量％Ｃｕのター
ゲットをアルゴンプラズマでスパッタすることで、窒化
バナジウム層１２５上に厚さ４００ｎｍのアルミニウム
合金層１２７を堆積する。なお、このアルミニウム合金
層１２７の膜圧は２００〜８００ｎｍであることが望ま
しい。また、アルミニウム合金層１２７の形成時の温度
は室温（２０℃）〜４００℃程度であることが望まし
い。

【００９３】最後に、図３４（ｂ）に示すように、フォ
トリソグラフィ法と反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
法とを用いてアルミニウム合金層１２７を所定の形状に
パターニングすることで、アルミニウム合金積層配線が
完成する。

【００９４】以上述べた方法によれば、自己整合的に窒
化バナジウム層１２５及び珪化バナジウム層１２６を形
成できる。また、結晶面方位が（１１０）面のバナジウ
ム層１２３上に窒素の組成比が０．７１の窒化バナジウ
ム層１２５を形成しているので、窒化バナジウム層１２
５の結晶面方位は（１１１）面となる。（１１１）面の
窒化バナジウムと（１１１）面のアルミニウムとの界面
エネルギーは十分低いので、窒化バナジウム層１２６上
には結晶面方位が（１１１）面の高配向のアルミニウム
合金層１２７が形成される。

【００９５】したがって、本実施例によれば、珪化バナ
ジウム層１２６によってコンタクト抵抗を低減できると
共に、高配向のアルミニウム合金層１２７によってＥ
Ｍ，ＳＭ信頼性の改善も図ることができる。

【００９６】なお、図３４（ｃ）に示すように、図３３
（ｃ）の工程で説明した熱処理を行なう前に、チェンバ
ー内に２０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のアルゴンガス４０ｃ
ｍ³ と２０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の窒素ガスとを導入し
てチェンバー内の圧力を３．７×１０^-1Ｐａに保った状
態で、バナジウムのターゲットを用い、印加電圧６００
Ｖ、ターゲット電流５Ａの条件でアルゴン・窒素プラズ
マを発生させて、バナジウム層１２３上に厚さ２０ｎｍ
の窒化バナジウム層１２５ａをスパッタ堆積しても良
い。この後、上記実施例と同様に熱処理を行なって、窒
化バナジウム層１２５ａ／珪化バナジウム層１２６、窒
化バナジウム層１２５ａ／バナジウム層１２３の積層構
造を形成する。また、この窒化バナジウム層１２５ａを
調べたところ、その窒素の組成比ｘは０．７１で、結晶
構造は岩塩型構造、そして格子定数は０．４０７ｎｍで
あった。

【００９７】なお、窒化バナジウム層１２５ａの膜厚は
１０〜５０ｎｍ、珪化バナジウム層１２６の膜厚は２０
〜８０ｎｍ程度であることが望ましい。また、窒素ガス
の代わりにアンモニアガスを用いても良い。図３５，図
３６は本発明の第８の実施例に係る半導体装置の形成工
程断面図である。

【００９８】まず、図３５（ａ）に示すように、拡散層
１３３が表面に形成された半導体基板１３１上に第１の
層間絶縁膜１３５、下層配線１３７を形成する。次いで
全面に第２の層間絶縁膜１３９を堆積した後、ヴィアホ
ール（スルーホール）１４１を形成して埋め込み配線パ
ターンを形成する。

【００９９】次に図３５（ｂ）に示すように、コールド
ウォール型ＣＶＤ装置に半導体基板１３１をセットした
後、このＣＶＤ装置のチャンバー内を２．０×１０^-5Ｐ
ａ以下の真空にし、半導体基板１３１を４５０℃まで昇
温すると共に、チャンバー内に１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎ
の流量の水素ガス及び２００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のバ
ナジウムクロライド（ＶＣｌ₅ ）を導入することによ
り、ヴィアホール１４１内の拡散層１３３及び下層配線
１３７上に結晶面方位が（１１０）のバナジウム層１４
３を選択的に形成する。

【０１００】次に図３５（ｃ）に示すように、チェンバ
ー内に２００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の窒素ガスを導入し
てチャンバー内の圧力を３．７×１０^-1Ｐａに保ち、こ
の状態で半導体基板１３１の裏面側に設置したタングス
テンハロゲンランプを用いて半導体基板１３１に６００
℃、１５秒の熱処理を施し、結晶面方位が（１１１）の
窒化バナジウム層１４５、珪化バナジウム層１４７を形
成する。即ち、この熱処理によって、コンタクト部のバ
ナジウム層１４３は窒化バナジウム層１４５／珪化バナ
ジウム層１４７の積層構造のバナジウム化合物層に変換
され、コンタクト部以外のバナジウム層１４３は窒化バ
ナジウム層１４５／バナジウム層１４３の積層構造のバ
ナジウム化合物層・バナジウム層に変換される。

【０１０１】この窒化バナジウム層（ＶＮ_x）１４５を
調べたところ、その組成比ｘは０．７１で、結晶構造は
岩塩型構造、そして格子定数は０．４０７ｎｍであっ
た。また、珪化バナジウム（ＶＳｉ_x ）１４７の組成比
ｘは２であった。なお、窒化バナジウム層１４５の膜厚
は１０〜５０ｎｍ程度、珪化バナジウム層１４７の膜厚
は２０〜８０ｎｍ程度であることが望ましい。また、ア
ルミニウム合金層１４９の形成時の温度は室温（２０
℃）〜４００℃程度であることが望ましい。

【０１０２】次に図３６（ａ）に示すように、チェンバ
ー内の圧力を２．０×１０^-5Ｐａ以下の真空にし、半導
体基板１３１を２７０℃まで降温した後、チェンバー内
に１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガス及び３ｃｍ
³ ／ｍｉｎの流量のジメチルアルミニウムハイドライド
（ＡｌＨ（ＣＨ₃ ）₂ ）ガスを導入してチェンバー内の
圧力を１．５×１０³ Ｐａに保った状態で、窒化バナジ
ウム層１４５上に厚さ４００ｎｍのアルミニウム層１４
９を選択的に形成する。このとき、結晶面方位が（１１
１）の窒化バナジウムと結晶面方位が（１１１）のアル
ミニウムとの界面エネルギーが十分低いので、アルミニ
ウム層１４９の結晶面方位は（１１１）となる。なお、
このアルミニウム層１４９の膜厚は２００〜８００ｎｍ
程度であることが望ましい。最後に、図３６（ｂ）に示
すように、全面に絶縁膜１５０を堆積した後、エッチバ
ックを行なってアルミニウム合金積層配線が完成する。

【０１０３】なお、図３６（ｃ）に示すように、図３５
（ｃ）の工程で説明した熱処理を行なう前に、半導体基
板１３１を４５０℃に保持し、チェンバー内の圧力を
２．０×１０^-5Ｐａ以下に真空に排気した後、チェンバ
ー内に５００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガスと５００
ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の窒素ガスと２００ｃｍ³ ／ｍｉ
ｎの流量のバナジウムクロライド（ＶＣｌ₅ ）ガスを導
入してチェンバー内の圧力を３．７×１０^-1Ｐａに保っ
た状態で、バナジウム層１４３上に厚さ２０ｎｍの窒化
バナジウム層１４５ａを形成しても良い。この窒化バナ
ジウム層１４５ａを調べたところ、その窒素の組成比ｘ
は０．７１で、結晶構造は岩塩型構造、そして格子定数
は０．４０７ｎｍであった。窒化バナジウム層１４５ａ
の膜厚は１０〜５０ｎｍ程度であることが望ましい。な
お、窒化バナジウム層を形成する工程で、１３．５６Ｍ
Ｈｚ、８００Ｗの高周波電力を印加してＲＦ放電を行な
うことにより窒素プラズマを発生させても良い。また、
窒素ガスの代わりにアンモニアガスを用いても良い。以
上述べた方法でも先の実施例と同様に低コンタクト抵抗
で高信頼のアルミニウム合金積層を形成できる。図３
７，図３８は本発明の第９の実施例に係る半導体装置の
形成工程断面図である。

【０１０４】まず、図３７（ａ）に示すように、先の実
施例と同様に半導体基板１５１の表面に拡散層１５３を
形成した後、第１の層間絶縁膜１５５、下層配線１５
７、第２の層間絶縁膜１５９及びヴィアホール（スルー
ホール）１６１を形成する。次いでコールドウォール型
電子線励起プラズマＣＶＤ装置に半導体基板１５１をセ
ットした後、このＣＶＤ装置のチャンバー内を２．０×
１０^-5Ｐａ以下の真空に排気した後、半導体基板１５１
を２７０℃まで昇温する。

【０１０５】次に図３７（ｂ）に示すように、半導体基
板１５１に−６０〜−８０Ｖ程度の電圧を印加した後、
チェンバー内の圧力を３．７×１０^-2Ｐａに保った状態
のままで、チャンバー内に３０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の
水素ガス及び１０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のバナジウムク
ロライド（ＶＣｌ₅ ）を導入すると共に、９０〜１００
ｅＶ程度のエネルギーの電子線を照射してプラズマを発
生させることにより、ヴィアホール１６１内の拡散層１
５３及び下層配線１５７、並びに第２の絶縁膜（埋め込
み配線パターン）１５９上に厚さ６０ｎｍの結晶面方位
が（１１０）のバナジウム層１６３を形成する。

【０１０６】次に図３７（ｃ）に示すように、半導体基
板１５１に２７０℃の条件下で−６０〜−８０Ｖ程度の
電圧を印加した状態で、上記ＣＶＤ装置のチェンバー内
の圧力を２．０×１０^-5Ｐａ以下の真空にした後、上記
チャンバー内に２００ｃｍ³ ／ｍｉｎ流量の窒素ガスを
導入して、チャンバー内の圧力が３．７×１０³ Ｐａに
保たれるようにする。次いで半導体基板１５１の裏面側
に設置したタングステンハロゲンランプを用いて半導体
基板１５１に６００℃、１５秒の熱処理を施し、結晶面
方位が（１１１）の窒化バナジウム層１６５、珪化バナ
ジウム層１６７を形成する。即ち、この熱処理によっ
て、コンタクト部のバナジウム層１６３は窒化バナジウ
ム層１６５／珪化バナジウム層１６７の積層構造のバナ
ジウム化合物に変換され、コンタクト部以外のバナジウ
ム層１６３は窒化バナジウム層１６５／バナジウム層１
６３の積層構造のバナジウム化合物・バナジウム層に変
換される。

【０１０７】この窒化バナジウム層（ＶＮ_x）１６５を
調べたところ、その組成比ｘは０．７１で、結晶構造は
岩塩型構造、そして格子定数は０．４０７ｎｍであっ
た。また、珪化バナジウム１６６（ＶＳｉ_x）の組成比
ｘは２であった。なお、窒化バナジウム層１６５の膜厚
は１０〜５０ｎｍ値度、珪化バナジウム層１６６の膜厚
は２０〜８０ｎｍ程度であることが望ましい。

【０１０８】次に図３８（ａ）に示すように、チェンバ
ー内の圧力を２．０×１０^-5Ｐａ以下の真空にし、半導
体基板１５１を２７０℃に保持した後、チェンバー内に
１０００ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガス及び３ｃｍ³
／ｍｉｎの流量のジメチルアルミニウムハイドライド
（ＡｌＨ（ＣＨ₃ ）₂ ）ガスを導入してチェンバー内の
圧力を１．５×１０³ Ｐａにし、この状態で窒化バナジ
ウム層１６５上に結晶面方位が（１１１）の厚さ４００
ｎｍのアルミニウム層１６９を選択的に形成する。な
お、このアルミニウム層１６９の膜厚は２００〜８００
ｎｍであることが望ましい。アルミニウム層１６９の形
成時の温度は室温（２０℃）〜４００℃程度であること
が望ましい。最後に、図３８（ｂ）に示すように、全面
に絶縁膜１７０を堆積し、これをエッチバックしてアル
ミニウム積層配線が完成する。以上述べた方法でも先の
実施例と同様な効果が得られる。

【０１０９】なお、図３８（ｃ）に示すように、図３７
（ｃ）の工程で説明した熱処理を行なう前に、２７０℃
の半導体基板１３１に−６０〜−８０Ｖの電圧を印加
し、チェンバー内の圧力を２．０×１０^-5Ｐａ以下に真
空に排気した後、チェンバー内に３０ｃｍ³ ／ｍｉｎの
流量の窒素ガスと３０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量の水素ガス
と１０ｃｍ³ ／ｍｉｎの流量のバナジウムクロライド
（ＶＣｌ₅ ）ガスを導入してチェンバー内の圧力を３．
７×１０^-1Ｐａに保ち、この状態で９０〜１００ｅＶの
エネルギーの電子線を照射してプラズマを発生させるこ
とにより、バナジウム層１６３上に厚さ２０ｎｍの窒化
バナジウム層１６５ａを堆積しても良い。

【０１１０】この窒化バナジウム層１６５ａを調べたと
ころ、その窒素の組成比ｘは０．７１で、結晶構造は岩
塩型構造、そして格子定数は０．４０７ｎｍであった。
窒化バナジウム層１６５ａの膜厚は１０〜５０ｎｍ程
度、珪化バナジウム層１２６の膜厚は２０〜８０ｎｍ程
度であることが望ましい。また、窒素ガスの代わりにア
ンモニアガスを用いても良い。

【０１１１】なお、上述した実施例では拡散層について
特に限定しなかったが、例えば、本発明はＭＯＳトラン
ジスタのソース，ドレインとなる拡散層への適用が可能
である。また、拡散層でなくても、シリコンを主成分と
する半導体層、例えば、シリコン基板自身でも良い。

【０１１２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、配
向性に優れた積層金属配線を備えた半導体装置を形成で
きるので、エレクトロマイグレーション耐性、ストレス
マイグレーション耐性を改善でき、もって半導体装置が
高集積化、微細化しても信頼性が十分に得られる金属配
線を備えた半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体装置の構造
を示す図。

【図２】図１の半導体装置の前半の形成工程断面図。

【図３】図１の半導体装置の後半の形成工程断面図。

【図４】Ｃｕ（１１１）／Ｍｏ界面エネルギーの面方位
依存性を示す図。

【図５】Ｃｕ（１１１）／ＴｉＮ（１１１）界面エネル
ギーの面方位依存性を示す図。

【図６】Ｃｕ（１１１）／Ｍｏ（１１０）界面エネルギ
ーの面内回転角依存性を示す図。

【図７】Ｃｕ（１１１）／ＴｉＮ（１１１）界面エネル
ギーの面内回転角依存性を示す図。

【図８】本発明の第２の実施例に係る半導体装置の前半
の形成工程断面図。

【図９】本発明の第２の実施例に係る半導体装置の後半
の形成工程断面図。

【図１０】Ｃｕ（１１１）／Ｍｏ（１１０）界面エネル
ギーの堆積温度依存性を示す図。

【図１１】本発明の第３の実施例に係る半導体装置の第
１の形成工程断面図。

【図１２】本発明の第３の実施例に係る半導体装置の第
２の形成工程断面図。

【図１３】本発明の第３の実施例に係る半導体装置の第
３の形成工程断面図。

【図１４】積層金属配線中のＣｕの配向性を示すＸ線回
析図。

【図１５】積層金属配線中のＣｕの配向性を示すＸ線回
析図。

【図１６】本発明の第４の実施例に係る半導体装置の構
造を示す図。

【図１７】図１６の半導体装置の前半の形成工程断面
図。

【図１８】図１６の半導体装置の後半の形成工程断面
図。

【図１９】Ａｌ／ＶＮ_0.71（１１１）界面エネルギーの
面方位依存性を示す図。

【図２０】Ａｌ／ＴｉＮ（１１１）界面エネルギーの面
方位依存性を示す図。

【図２１】Ａｌ（１１１）／ＶＮ_0.71（１１１）界面エ
ネルギーの面内回転角依存性を示す図。

【図２２】Ａｌ（１１１）／ＴｉＮ（１１１）界面エネ
ルギーの面内回転角依存性を示す図。

【図２３】ＶＮ_ｘの組成比ｘと格子定数ａとの関係を示
す図。

【図２４】ＶＮ _１−X の組成比ｘと結晶構造との関係を
示す図。

【図２５】本発明の第５の実施例に係る半導体装置の前
半の形成工程断面図。

【図２６】本発明の第５の実施例に係る半導体装置の後
半の形成工程断面図。

【図２７】Ａｌ（１１１）／ＶＮ_0.71（１１１）界面エ
ネルギーの堆積温度依存性を示す図。

【図２８】本発明の第６の実施例に係る半導体装置の第
１の形成工程断面図。

【図２９】本発明の第６の実施例に係る半導体装置の第
２の形成工程断面図。

【図３０】本発明の第６の実施例に係る半導体装置の第
３の形成工程断面図。

【図３１】積層金属配線中のＡｌの配向性を示すＸ線回
析図。

【図３２】結晶方位関係を示す図。

【図３３】本発明の第７の実施例に係る半導体装置の前
半の形成工程断面図。

【図３４】本発明の第７の実施例に係る半導体装置の後
半の形成工程断面図。

【図３５】本発明の第８の実施例に係る半導体装置の前
半の形成工程断面図。

【図３６】本発明の第８の実施例に係る半導体装置の後
半の形成工程断面図。

【図３７】本発明の第９の実施例に係る半導体装置の前
半の形成工程断面図。

【図３８】本発明の第９の実施例に係る半導体装置の後
半の形成工程断面図。

【符号の説明】

１，１５，３５，５５，６９，８９，１１１，１３１，
１５１…半導体基板、３，１７，２１，３７，４１，５
７，７１，７５，９１，９５，１１５，１１９，１３
５，１３９，１５５，１５９…層間絶縁膜、５，３３，
５３…銅合金積層配線、７，２７，４７…チタン層、９
…モリブデン層、１１，３１，５１…銅層、１３，６７
…フォトレジストパターン、１９，３９，７３，９３，
１１７，１３７，１５７…下層配線、２３，４３，７
７，９７，１２１，１４１，１６１…ヴィアホール、２
５，４５，７９，９９…埋め込み配線パターン、２９，
４９…タングステン層、６５，８７，１０７…アルミニ
ウム合金積層配線、６１，８１，１０１…チタン層、６
３．８３，１０３，１２５，１２５ａ，１４５，１４５
ａ，１６５，１６５ａ…窒化バナジウム層、５９，８
５，１０５…アルミニウム層、１１３，１３３，１５３
…拡散層、１２３，１４３，１６３…バナジウム層、１
２６，１４７，１６７…珪化バナジウム層、１２７…ア
ルミニウム合金層、１４９，１６８…アルミニウム層、
１５０…絶縁膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須黒 恭一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 平２−49450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−124765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205951（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−280335（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3205

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に形成された金属Ｖ族及び金属ＶＩ
   族の元素の少なくとも１つを含む結晶面方位が（１１
   ０）の下層配線と、 この下層配線上に形成された銅，銀，金のうち少なくと
   も１つを主成分とする配線とを有することを特徴とする
   半導体装置。
2. 【請求項２】基板上に形成された窒化バナジウム，窒化
   クロムのうち少なくとも１つを含む結晶面方位が（１１
   １）の下層配線または窒化ニオブ，窒化モリブデン，窒
   化タングステンのうち少なくとも１つを含む結晶面方位
   が（０００１）の下層配線と、 この下層配線上に形成されたアルミニウムを主成分とす
   る配線とを有することを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】基板上に、金属Ｖ族及び金属ＶＩ族の元素
   の少なくとも１つを含む結晶面方位が（１１０）の下層
   配線を形成する工程と、 この下層配線上に銅，銀，金の少なくとも１つを主成分
   とする配線を形成する工程とを有することを特徴とする
   半導体装置の形成方法。
4. 【請求項４】基板上に、窒化バナジウム，窒化クロムの
   うち少なくとも１つを含む結晶面方位が（１１１）の下
   層配線または窒化ニオブ，窒化モリブデン，窒化タング
   ステンのうち少なくとも１つを含む結晶面方位が（００
   ０１）の下層配線を形成する工程と、 この下層配線上にアルミニウムを主成分とする配線を形
   成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の形
   成方法。
5. 【請求項５】シリコンを主成分とする半導体層上に形成
   された珪化バナジウム層と、 この珪化バナジウム層上に形成された結晶面方位が（１
   １１）の窒化バナジウム層と、 この窒化バナジウム層上に形成されたアルミニウムを主
   成分とする配線とを有することを特徴とする半導体装
   置。
6. 【請求項６】シリコンを主成分とする半導体層上に結晶
   面方位が（１１０）のバナジウム層を形成する工程と、 窒素を含むガス雰囲気中の熱処理によって、前記バナジ
   ウム層を、前記半導体層に接する珪化バナジウム層と、
   この珪化バナジウム層に接する結晶面方位が（１１１）
   の窒化バナジウム層とからなる積層構造のバナジウム化
   合物層にする工程と、 前記窒化バナジウム層上にアルミニウムを主成分とする
   配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
   装置の形成方法。
7. 【請求項７】シリコンを主成分とする半導体層上に結晶
   面方位が（１１０）のバナジウム層を形成する工程と、 このバナジウム層上に結晶面方位が（１１１）の窒化バ
   ナジウム層を形成する工程と、 熱処理によって、前記バナジウム層を珪化バナジウム層
   にする工程と、 前記珪化バナジウム層上にアルミニウムを主成分とする
   配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
   装置の形成方法。